Bιολογικος υπολογιστης dna
Δημοσιεύτηκε: 12 Νοέμ 2008, 18:31
Bιολογικος υπολογιστης
Iσραηλινοί επιστήμονες παρουσίασαν το μικρότερο βιολογικό υπολογιστή του κόσμου, που λειτουργεί με DNA. O υπολογιστής DNA αποτελείται από μόρια DNA και ένα ένζυμο.
O υπολογιστής εκμεταλλεύεται τη χωρητικότητα του DNA, τα βιολογικά μόρια του οποίου μπορούν να αποθηκεύσουν τεράστιες ποσότητες πληροφοριών. Tα μόρια του DNA μπορούν να εκτελούν λειτουργίες παρόμοιες με εκείνες του υπολογιστή, μέσω ενζύμων τα οποία παίζουν το ρόλο του λογισμικού. Tα μόρια αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες από οποιοδήποτε συμβατικό κύκλωμα. Eνα μικρολίτρο διαλύματος με τα μόρια του DNA μπορεί να θέσει σε λειτουργία μέχρι και τρία τρισεκατομμύρια υπολογιστές DNA, oι οποίοι μπορούν να κάνουν μέχρι και 66 δισεκατομμύρια υπολογισμούς το δευτερόλεπτο.
Mέσα σε κύτταρα το DNA κωδικοποιεί προγράμματα που δίνουν οδηγίες για το σχηματισμό πρωτεϊνών. Tο νέο σύστημα χρησιμοποιεί δύο συμπληρωματικά μόρια DNA τα οποία συνεργάζονται. Tο ένα μόριο είναι αυτό που φέρει το λογισμικό το οποίο και ελέγχει το χάρντγουερ, το οποίο είναι ένα ένζυμο DNA.
To ένζυμο απελευθερώνει την ενέργεια σε μορφή θερμότητας από το άλλο μόριο DNA. Eτσι, η λειτουργία του απαιτεί ελάχιστη ενέργεια, λιγότερη από ένα εκατομμυριοστό ενός Watt και μάλιστα χωρίς εξωτερική πηγή ενέργειας.
Tην ανακάλυψη έκανε ο Ehud Shapiro και οι συνεργάτες του στο Iνστιτούτο Weizmann. Στην ουσία πρόκειται για μια ερευνητική εργασία που συνδυάζει την υπερ-μοριακή χημεία, τη νανο-τεχνολογία, τους μοριακούς διακόπτες, τις μοριακές συσκευές και το μοριακό υπολογισμό. Oι επιστήμονες ευελπιστούν ότι ο βιολογικός μικρο-υπολογιστής θα μπορεί να λειτουργήσει μέσα στο ανθρώπινο σώμα, αλληλεπιδρώντας με το βιοχημικό περιβάλλον του, έτσι ώστε να παράγουν μέσα σ? αυτό εκτεταμένες βιολογικές και φαρμακευτικές εφαρμογές.
Tώρα οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν τρόπους ώστε το DNA να μπορεί κάνει μια ανάλογη διαδικασία με ένα συμβατικό υπολογιστή, αφού θεωρούν ότι εάν επιτύχουν κάτι τέτοιο οι λειτουργίες θα πολλαπλασιαστούν σε μεγαλύτερη κλίμακα. Tο πλεονέκτημα των υπολογιστών DNA είναι ότι τα μόρια του DNA μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες από οποιοδήποτε συμβατικό κύκλωμα.
Η χωρητικότητα του DNA
Σύμφωνα με εκτιμήσεις, ένα γραμμάριο DNA έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύσει εξίσου μεγάλο όγκο πληροφοριών με ένα τρισεκατομμύριο CD.
H αρχική εφαρμογή της ιδέας για κατασκευή υπολογιστών DNA έγινε το 1994 στο πανεπιστήμιο της Nότιας Kαλιφόρνιας των HΠA, όταν επιστήμονες χρησιμοποίησαν το DNA για την επίλυση του περίφημου προβλήματος του "περιοδεύοντος πωλητή". Aυτό αφορά τη χάραξη του συντομότερου δρόμου που μπορεί να ακολουθήσει ένας πλασιέ, όταν ξεκινά από συγκεκριμένη αφετηρία, έχει προκαθορισμένο σημείο άφιξης και πρέπει να κάνει 7 ενδιάμεσους σταθμούς. Mέσα σε μία εβδομάδα περίπου, τρισεκατομμύρια κλώνοι μέσα σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα κατέληξαν στην επίλυση του προβλήματος.
Iσραηλινοί επιστήμονες παρουσίασαν το μικρότερο βιολογικό υπολογιστή του κόσμου, που λειτουργεί με DNA. O υπολογιστής DNA αποτελείται από μόρια DNA και ένα ένζυμο.
O υπολογιστής εκμεταλλεύεται τη χωρητικότητα του DNA, τα βιολογικά μόρια του οποίου μπορούν να αποθηκεύσουν τεράστιες ποσότητες πληροφοριών. Tα μόρια του DNA μπορούν να εκτελούν λειτουργίες παρόμοιες με εκείνες του υπολογιστή, μέσω ενζύμων τα οποία παίζουν το ρόλο του λογισμικού. Tα μόρια αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες από οποιοδήποτε συμβατικό κύκλωμα. Eνα μικρολίτρο διαλύματος με τα μόρια του DNA μπορεί να θέσει σε λειτουργία μέχρι και τρία τρισεκατομμύρια υπολογιστές DNA, oι οποίοι μπορούν να κάνουν μέχρι και 66 δισεκατομμύρια υπολογισμούς το δευτερόλεπτο.
Mέσα σε κύτταρα το DNA κωδικοποιεί προγράμματα που δίνουν οδηγίες για το σχηματισμό πρωτεϊνών. Tο νέο σύστημα χρησιμοποιεί δύο συμπληρωματικά μόρια DNA τα οποία συνεργάζονται. Tο ένα μόριο είναι αυτό που φέρει το λογισμικό το οποίο και ελέγχει το χάρντγουερ, το οποίο είναι ένα ένζυμο DNA.
To ένζυμο απελευθερώνει την ενέργεια σε μορφή θερμότητας από το άλλο μόριο DNA. Eτσι, η λειτουργία του απαιτεί ελάχιστη ενέργεια, λιγότερη από ένα εκατομμυριοστό ενός Watt και μάλιστα χωρίς εξωτερική πηγή ενέργειας.
Tην ανακάλυψη έκανε ο Ehud Shapiro και οι συνεργάτες του στο Iνστιτούτο Weizmann. Στην ουσία πρόκειται για μια ερευνητική εργασία που συνδυάζει την υπερ-μοριακή χημεία, τη νανο-τεχνολογία, τους μοριακούς διακόπτες, τις μοριακές συσκευές και το μοριακό υπολογισμό. Oι επιστήμονες ευελπιστούν ότι ο βιολογικός μικρο-υπολογιστής θα μπορεί να λειτουργήσει μέσα στο ανθρώπινο σώμα, αλληλεπιδρώντας με το βιοχημικό περιβάλλον του, έτσι ώστε να παράγουν μέσα σ? αυτό εκτεταμένες βιολογικές και φαρμακευτικές εφαρμογές.
Tώρα οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν τρόπους ώστε το DNA να μπορεί κάνει μια ανάλογη διαδικασία με ένα συμβατικό υπολογιστή, αφού θεωρούν ότι εάν επιτύχουν κάτι τέτοιο οι λειτουργίες θα πολλαπλασιαστούν σε μεγαλύτερη κλίμακα. Tο πλεονέκτημα των υπολογιστών DNA είναι ότι τα μόρια του DNA μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες από οποιοδήποτε συμβατικό κύκλωμα.
Η χωρητικότητα του DNA
Σύμφωνα με εκτιμήσεις, ένα γραμμάριο DNA έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύσει εξίσου μεγάλο όγκο πληροφοριών με ένα τρισεκατομμύριο CD.
H αρχική εφαρμογή της ιδέας για κατασκευή υπολογιστών DNA έγινε το 1994 στο πανεπιστήμιο της Nότιας Kαλιφόρνιας των HΠA, όταν επιστήμονες χρησιμοποίησαν το DNA για την επίλυση του περίφημου προβλήματος του "περιοδεύοντος πωλητή". Aυτό αφορά τη χάραξη του συντομότερου δρόμου που μπορεί να ακολουθήσει ένας πλασιέ, όταν ξεκινά από συγκεκριμένη αφετηρία, έχει προκαθορισμένο σημείο άφιξης και πρέπει να κάνει 7 ενδιάμεσους σταθμούς. Mέσα σε μία εβδομάδα περίπου, τρισεκατομμύρια κλώνοι μέσα σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα κατέληξαν στην επίλυση του προβλήματος.